工业催化导论第三章ppt课件.ppt

《工业催化导论第三章ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章固体催化剂载体§3.1固体催化剂的基本组成1.固体催化剂组成(1)活性组分(主催化剂)：起催化作用的组分，如合成氨中的α-Fe(2)助催化剂(助剂)：本身常无催化活性或低催化活性，但可以提高主催化剂的活性、选择性和寿命。例如合成氨中的Al2O3与K2O(3)载体，用来负载活性组分和助剂的物质，由具有一定物理结构，如孔结构，比表面，宏观外形，机械强度的固体物质组成。2.载体的作用增加有效表面、提供合适的孔结构改善催化剂的机械性能提高催化剂的热稳定性提供活性中性与活性组分作用形成新化合物增加催化剂的抗

2、毒性能节省活性组分用量，降低成本载体可以是天然物质(如浮石、硅藻土、白土等)，也可以是人工合成物质(如硅胶、活性氧化铝等)3.载体应具备的条件具有适合反应过程的形状具有足够的机械强度具有足够的比表面积及微孔结构具有足够的稳定性：耐热、化学、侵蚀导热系数，比热、比重适宜不含有任何可以使催化剂中毒的物质原料易得，制备方便，制备成催化剂后不会造成环境污染4.载体的分类(1)按载体的相对活性分类非活性载体：具有非缺陷晶体和非多孔聚集态的物质非过渡性绝缘元素或化合物：如SiO2、MgO、Al2O3、SiC以及硅酸

3、铝。天然非活性载体：绿柱石、蒙沸石、尖晶石合成载体：氧化锆。相对非活性载体：具有寄生活性。绝缘体：硅藻土、白土煅烧产物（膨润土、蒙脱石、海泡石）、蛭石及石棉等；半导体：石墨、活性炭与金属氧化物，如TiO2、Cr2O3、ZnO等，用作加氢、脱氢催化剂载体；金属载体：具有导热性能好，机械强度高，制造方便等优点，但对活性组分的粘附性差。(2)按载体的表面积分类低表面载体：Sg＜1m2/g，如SiC、刚铝石、浮石、刚玉、耐火砖等。有孔低表面载体：硅藻土、浮石、SiC烧结物、耐火砖、多孔金属。无孔低表面载体：Sg

4、约1m2/g。它们具有很高的硬度及导热系数。如石英、SiC、刚铝石等。高表面载体：Sg通常为几百m2/g，高的可达几千m2/g，常用的有活性炭、硅胶、氧化铝、硅酸铝、分子筛等。有孔高表面载体：Sg＞50m2/g，Vg大于0.2ml/g，如活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛等。无孔高表面载体：通常是一些带有颜色物质，如氧化铁（红色）、炭黑（黑）、高岭土、TiO（白色）、ZnO（黑色）、Cr2O3（黄色）等。中表面载体：介于低表面载体与高表面载体之间，如1～50m2/g，如MgO、硅藻土，石棉等。5.催化剂分类(

5、1)根据聚集状态分类催化剂反应物实例液体气体被磷酸催化的烯烃聚合反应液体液体硫酸催化乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯固体液体被金催化的过氧化氢分解固体气体被铁催化的合成氨反应固体液体＋气体钯催化的硝基苯加氢生成苯胺固体固体＋气体二氧化锰催化氯酸钾分解为氯化钾与氧气气体气体被NO2催化的SO2氧化为SO3(2)根据化学键的分类金属键(Pt)、离子键(MnO2)、配位键等(BF3)，催化反应有自由基反应、氧化还原反应、酸碱反应（配合物形成反应）、金属键反应。(3)按元素周期律分类主族元素：电负性不大，本身反应活性

6、大，很少被用作催化剂，只具有酸-碱催化作用过渡元素：具有易转移的电子（d电子或f电子），容易发生电子转移。过渡元素的单质（金属）以及离子（氧化物、硫化物、卤化物及其配全物）都具有较好的氧化还原催化性能，同时还具有酸-碱催化性能。(4)按催化剂组成及其使用功能分类金属(Fe、Ni、Pd、Pt、Ag)：用于加氢、脱氢、加氢裂解、氧化半导体氧化物和硫化物(NiO、ZnO、MnO2、Cr2O3、Bi2O3、MoO3、WS2)：用于氧化、脱氢、脱硫、加氢绝缘性氧化物(Al2O3、SiO2、MgO)：用于脱水酸(H

7、3PO4、H2SO4、SiO2、Al2O3)：用于聚合、异构化、裂化、烷基化(5)按工艺与工程特点分类多相固体催化剂、均相配合物催化剂和酶催化剂三大类。§3.2氧化铝载体(1)氧化铝的分类按Al2O3的晶体形态χ、η、γ、δ、κ、θ、ρ、α等。其中α、γ、η常用作催化剂载体。按脱水温度低温氧化铝，化学组成为Al2O3·nH2O（0＜n＜0.6），是各种氧化铝在＜600℃脱水的产物，主要有ρ、χ、η、γ型。高温氧化铝，几乎都是无水氧化铝，是在900℃－1000℃高温灼烧而成，主要有α、κ、θ、δ型。(2)

8、氧化铝的相态转变①α-Al2O3形成②三种氧化铝晶型的相互转变③一水氧化铝脱水④准一水软铝石2.氧化铝的制备方法(1)快速脱水法铝土矿(铁、铝的氢氧化物混合物)以Na2CO3溶解，除去固体杂质(主要有0.2%Na2O、0.15%SiO2、0.02Fe2O3)，以三水氧化物结晶(三水铝石，又名拜耳石)形式沉淀出来，加热分解得到Al2O3，若经250℃或更高温度预处理，产品具有更高的表面积与反应活性。热分解反应：(2)铝酸盐酸化法拜耳水合物为原